电去离子技术去除和浓缩水中磷酸盐及氨氮的研究

发布时间：2017-05-31 03:11

  本文关键词：电去离子技术去除和浓缩水中磷酸盐及氨氮的研究，，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：人为活动增加了自然水体中氮磷的输入量,导致水体富营养化现象频繁出现,如何去除水体中的氨氮和磷酸盐是目前的研究热点,常用的去除氮磷的方法主要有沉淀法、结晶法、离子交换法等,均存在成本高、去除效果差等不足。同时,氮磷作为植物生长必需的营养元素,可以作为资源进行回收利用。本文采用电去离子技术同时去除和浓缩氨氮和磷酸盐,一方面对原水中氨氮和磷酸盐进行去除,使出水达标,另一方面对氨氮和磷酸盐进行浓缩并加以回用。电去离子(EDI)是一种新型的绿色高效分离技术,近年来在重金属分离与浓缩、制备超纯水等领域所展现出的优良性能受到了人们关注。它结合了电渗析和离子交换的优点。本文主要针对EDI去除和浓缩磷酸盐和氨氮的效果和规律进行系统研究。自主设计制作了EDI反应器,包括循环式和连续式操作。首先对装置中材料和运行参数进行了选择,验证了EDI装置去除氮磷的可行性。通过单因素实验探究了不同电压、进水磷酸盐浓度和进水流速对EDI系统运行效果的影响,并分析其影响规律。实验结果表明,树脂1：1(v：v)填充D001和D201离子交换树脂并预先吸附饱和的条件下,适宜的操作条件为电压30 V,进水流速5 mL/min、磷酸盐浓度100 mg/L,连续运行10 h后,淡室出水为15.68 mg/L,磷酸盐去除率达到86.3%,浓室浓缩倍数为2.58,电流效率为56.6%；证明EDI技术可以连续高效地去除和浓缩磷酸盐。此外,通过分析实验结果,明确了电压通过改变驱动力影响离子迁移、进水浓度通过控制系统导电性影响离子迁移、进水流速通过控制离子在EDI反应器中停留的时间影响离子迁移,其中电压对迁移速率的变化占主导作用。最后,考察了EDI处理氨氮和磷酸盐混合溶液的效果并对电压进行了简要分析。不同电压条件下连续运行3 h,原水氨氮浓度分别降为7.5-29.1 mg/L,去除效率最高为95.0%,浓缩倍数为0.82-1.36；磷酸盐浓度分别降为9.1-30.6 mg/L,去除率最高为94.5%,浓缩倍数为1.00-1.15。说明EDI可以同时对水中高浓度的氨氮和磷酸盐进行去除和浓缩。
【关键词】：电去离子(EDI) 磷酸盐 氨氮 去除 浓缩
【学位授予单位】：北京林业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：X703
【目录】：

• 摘要3-4
• ABSTRACT4-8
• 1. 绪论8-25
• 1.1 课题来源及背景8-9
• 1.2 水体中脱氮除磷技术研究现状9-14
• 1.2.1 水体中氮磷的存在状态与富营养化危害9
• 1.2.2 脱氮技术现状9-13
• 1.2.3 除磷技术现状13-14
• 1.3 电去离子(EDI)技术研究现状14-24
• 1.3.1 EDI装置结构14-18
• 1.3.2 EDI基本原理18-20
• 1.3.3 EDI发展历程20
• 1.3.4 EDI技术应用20-24
• 1.4 研究目的与主要内容24-25
• 1.4.1 研究目的与意义24
• 1.4.2 研究内容24-25
• 2. 实验材料与方法25-32
• 2.1 实验器材25-28
• 2.1.1 实验仪器25
• 2.1.2 实验试剂25-26
• 2.1.3 实验材料26-28
• 2.2 实验方法28-32
• 2.2.1 操作及取样方法28-29
• 2.2.2 评价指标29
• 2.2.3 分析方法29-32
• 3. EDI去除和浓缩氮磷的可行性研究32-39
• 3.1 EDI装置构建32-34
• 3.2 EDI可行性研究34-38
• 3.2.1 离子交换树脂吸附容量34-35
• 3.2.2 单独处理氨氮和磷酸盐溶液35-37
• 3.2.3 同时处理氨氮和磷酸盐混合溶液37-38
• 3.2.4 电压和流速条件对装置影响38
• 3.3 本章小结38-39
• 4. EDI连续去除及浓缩磷酸盐39-53
• 4.1 连续去除磷酸盐EDI装置构建39-40
• 4.2 结果与讨论40-50
• 4.2.1 电压对EDI性能的影响40-43
• 4.2.2 进水浓度对EDI性能的影响43-45
• 4.2.3 进水流速对EDI性能的影响45-47
• 4.2.4 电流效率47-48
• 4.2.5 同时处理氨氮对磷酸盐的影响48-50
• 4.3 机理分析50-51
• 4.4 本章小结51-53
• 5. 结论与展望53-55
• 5.1 结论53-54
• 5.2 展望54-55
• 参考文献55-60
• 个人简介60-61
• 导师简介61-62
• 获得成果目录62-63
• 致谢63

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